[发明专利]热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水装置及脱水方法

说明书

本发明公开了一种热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水装置及脱水方法，本发明的装置包括依次连接的精馏塔、气液分离器、热泵和渗透汽化系统。在渗透汽化系统内设置有渗透汽化膜，还包括与渗透汽化系统连通的水蒸汽冷凝回收单元和有机溶剂冷凝回收单元。本发明的装置还包括与水蒸汽冷凝回收单元连通的抽真空系统和与精馏塔相连通的回流再沸器，经热泵压缩后的混合蒸汽的一部分流入回流再沸器，并为精馏塔提供部分热源。本发明还包括出料再沸器，有机溶剂冷凝回收单元与出料再沸器相连通，因而，将对有机溶剂冷凝过程释放的热能作为精馏塔的热源。利用本发明的装置能有效节约对有机溶剂进行脱水处理的能耗，且投资成本相对较低。

技术领域

本发明涉及有机溶剂脱水处理技术领域，具体涉及一种热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水装置及脱水方法。

背景技术

目前，对有机溶剂脱水处理的方法主要包括精馏法、渗透汽化法、分子筛法等，但是每种方法均存在一定的局限性：精馏法适用于溶剂与水相对挥发度较大，且脱水要求不是很高的工况，对于相对挥发度较小或脱水要求很高的工况，则会导致回流比很大，能耗很高；②渗透汽化法适用于溶剂初始含水量不高的工况，不适用于初始含水量较高的工况，否则装置投资会大幅增加；③分子筛法适用于初始含水量很小，脱水要求很高的工况，其工艺操作复杂，且容易引入杂质。

热泵精馏技术于20世纪50年代在国外提出，并经过多年的研究形成了多种形式的流程，国内的研究也同步开展，但由于热泵精馏技术存在一定的局限性，即在实际工况中，塔顶温与底温往往存在较大温差，这对压缩机提出了很高的要求，截至目前成功的工业化应用仍然不多。而且对于相对挥发度较小或脱水要求很高的工况，节能的空间仍可以进一步提高。

渗透汽化膜是近几年研发成功并工业化的技术，由于其不需要回流比，与采用常规精馏法相比，能够大幅降低能耗，但渗透汽化膜技术存在一个局限性，对于初始含水量较大的有机溶剂溶液，如果采用渗透汽化技术脱水，则需要非常大的膜面积，一次装置投资很大。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水装置及脱水方法，其能够有效节约对有机溶剂脱水处理的能耗，并能降低脱水处理装置的投资成本。

本发明的热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水装置包括精馏塔，与所述精馏塔连通的渗透汽化系统，与所述渗透汽化系统连通的水蒸汽冷凝回收单元和有机溶剂冷凝回收单元，在所述精馏塔与所述渗透汽化系统之间还设置有热泵，所述有机溶剂脱水装置还包括与所述精馏塔相连通的回流再沸器，经热泵压缩后的混合蒸汽的至少一部分能与所述回流再沸器相连通。

进一步的，在所述精馏塔与所述热泵之间还设置有气液分离器。

进一步的，还包括与所述精馏塔的塔底相连通的提馏塔。

进一步的，还包括与所述回流再沸器相连通的塔顶液冷凝回收单元，所述塔顶液冷凝回收单元与所述精馏塔相连通。

进一步的，还包括出料再沸器，所述有机溶剂冷凝回收单元与所述出料再沸器相连通。

更进一步的，所述热泵为蒸汽压缩机。

本发明还提供一种热泵精馏与渗透汽化耦合的有机溶剂脱水方法，包括如下步骤：

①通过精馏塔将含水有机溶剂处理至含水量不超过10％；

②将塔顶的有机溶剂-水的混合汽相通过压缩机升压至表压0.1mpa以上；

③将步骤②的混合蒸汽分为两股，一股回流至精馏塔，另一股通入渗透汽化系统进行处理；

④将经步骤③处理得到的有机溶剂蒸汽和水蒸汽分别进行冷凝回收。

进一步的，步骤③未经过渗透汽化膜的有机溶剂蒸汽作为精馏塔的塔底再沸器的热源，经热交换后的有机溶剂蒸汽被冷凝回流至精馏塔。